Geoteknik Sahada Kullanılan Ekipmanlar ve Test Standartları

1. Geoteknik Araştırmanın Kapsamı ve Yasal Çerçevesi

1.1 Türkiye Mevzuatı

Türkiye'de her yapı için zemin ve temel etüdü zorunludur:

Tablo 1: Türkiye Mevzuatı

Önemli: ÇŞB Tebliği RG 31398 (2021) ile BYS 3 ve üzerindeki yapılarda MASW veya sismik kırılma ile V_S30 tayini zorunlu hale gelmiştir. Raporu imzalayan mühendisin TMMOB–İMO üyesi olması gerekir.

1.2 Araştırma Kategorileri (TS EN 1997-2:2007)

TS EN 1997-2:2007 kapsamında araştırma iki aşamada yürütülür:

1. Ön Araştırma: Bölge jeolojisi, topografya, mevcut zemin verisi; çevresel riskler (heyelan, sıvılaşma) belirlenir.
2. Tasarım Araştırması: Sondaj, yerinde deney, laboratuvar deneyi ve izleme.

Tablo 2: Araştırma Kategorileri (TS EN 1997-2:2007)

2. Sondaj Ekipmanları

2.1 Sondaj Makineleri

Sondaj yöntemi seçim kriterleri (İller Bankası 2024):

Tablo 3: Sondaj Makineleri

Saha notu: ÇŞB Tebliği'ne göre her sondaj kuyusunda her 1,5 m'de bir SPT yapılması zorunludur. Türkiye alüvyon zeminlerinde (Gediz, Büyük Menderes, Sakarya ovaları) yer altı su seviyesi genellikle 1–3 m'de karşılanır.

2.2 Sondaj Sayısı ve Derinliği (ÇŞB Tebliği RG 30709)

Tablo 4: Sondaj Sayısı ve Derinliği (ÇŞB Tebliği RG 30709)

3. Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)

3.1 Prensip ve Standart

SPT, 63,5 kg'lık tokmağın 760 mm yüksekten serbest düşürülerek yarık kaşık örnekleyicinin 450 mm aşağı itilmesinde sayılan vuruş sayısıdır (N değeri). Son iki 150 mm kademe değerleri toplanır.

Standartlar: TS EN ISO 22476-3:2005 (temel), ASTM D1586-18a (ek korelasyon)

3.2 N₁,₆₀ Düzeltme Katsayıları (TBDY 2018 Ek 16B)

$N_{1,60} = N \times C_N \times C_E \times C_B \times C_R \times C_S$

$C_N = \left(\frac{P_a}{\sigma'_v}\right)^{0{,}5} \leq 1{,}7$

Tablo 5: N₁,₆₀ Düzeltme Katsayıları (TBDY 2018 Ek 16B)

Saha notu: Türkiye'de emniyet tokmak (safety hammer) veya otomatik tokmak kullanımı zorunludur (ÇŞB Tebliği RG 30709, Madde 5). Donut tokmak ($C_E = 0{,}75$) yalnızca eski araştırmalarda karşılaşılır.

3.3 SPT Korelasyonları

SPT $N_{60}$ ile zemin parametreleri (Sivrikaya ve Toğrol, 2006):

Tablo 6: SPT Korelasyonları

4. Konik Penetrasyon Deneyi (CPT)

4.1 Prensip ve Standart

CPT, 20 ± 5 mm/s sabit hızla zemine itilen koniden ölçülen uç direnci ($q_c$), yerel sürtünme ($f_s$) ve boşluk suyu basıncı ($u$) ile sürekli zemin profili üretir.

Standartlar: TS EN ISO 22476-1:2023 (elektrik konisi CPTu), ASTM D5778-20

4.2 Robertson 1990 Zemin Davranış Türü (SBT) Abağı

Robertson (1990) $Q_t$–$F_r$ düzleminde zemin davranış türü sınıflandırması:

Tablo 7: Robertson 1990 Zemin Davranış Türü (SBT) Abağı

Drenajsız kayma mukavemeti (kil):

$c_u = \frac{q_c - \sigma_{v0}}{N_k}$

Türkiye kil zeminleri için $N_k \approx 15–17$ (Scribd CPT Rapor Hazırlama, 2023).

Boşluk suyu basıncı parametresi:

$B_q = \frac{\Delta u}{q_c - \sigma_{v0}}$

5. Kanatlı Kesici Deneyi (VST)

5.1 Prensip ve Standart

VST, dört bıçaklı çelik kanatların zemine batırılıp döndürülmesiyle ölçülen maksimum tork değerinden drenajsız kayma mukavemeti ($c_u$) belirlenen yerinde deney yöntemidir. Yalnızca çok yumuşak–orta sert killere uygulanır ($c_u < 50$ kPa).

Standartlar: TS EN ISO 22476-9:2020, ASTM D2573-18e1

5.2 Hesap Formülleri

$H = 2D$ (dikdörtgen kanat, TS EN ISO 22476-9:2020 Ek A):

$c_u = \frac{6 \, T_{max}}{7 \pi D^3}$

Genel form ($H/D \neq 2$):

$c_u = \frac{T_{max}}{\pi D^2 \left(\dfrac{H}{2} + \dfrac{D}{6}\right)}$

5.3 Bjerrum Düzeltme Katsayısı (μ)

VST killerde $c_u$'yu olduğundan yüksek ölçer. Bjerrum (1973) düzeltmesi:

$c_{u,tasarım} = \mu \times c_{u,VST}$

Tablo 8: Bjerrum Düzeltme Katsayısı (μ)

Uyarı: VST çatlaklı killer, organik zeminler ve siltli kumlu zeminlerde uygulanmaz (TS EN ISO 22476-9:2020 Madde 4.1).

6. Düz Dilatometre Deneyi (DMT — Marchetti)

6.1 Prensip ve Standart

Marchetti DMT, zemine statik olarak itilen bıçak üzerindeki esnek çelik diskin şişirilmesiyle ölçülen $p_0$ (disk kapanma) ve $p_1$ (disk açılma) basınç değerleriyle zemin rijitliği, kökensel yatay gerilme ve $c_u$ belirlenir.

Standartlar: ASTM D6635-15; CEN ISO/TS 22476-11:2019; TS EN 1997-2:2007 Ek F

DMT parametreleri (Marchetti, 1980):

Tablo 9: Prensip ve Standart

7. Plaka Yükleme Deneyi (PLT)

7.1 Prensip ve Standart

PLT, 30–60 cm çaplı rijit plaka ile yük uygulanarak yük–oturma eğrisinden taşıma gücü ve deformasyon modülü ($E_v$) belirlenen arazi deneyidir.

Standartlar: TS 5744:1988, DIN 18134:2012-04

7.2 Deformasyon Modülü

$E_v = \frac{\pi}{4} \times \frac{p}{s} \times d \times (1 - \nu^2)$

Burada $p$ = gerilme artışı (kPa), $s$ = oturma (mm), $d$ = plaka çapı (mm), $\nu$ = Poisson oranı (zemin için 0,35).

Saha notu: KGM Teknik Şartnamesi kapsamındaki dolgu kontrol deneylerinde PLT zorunludur. $E_{v2}/E_{v1} \leq 2{,}0$ koşulu yeterli sıkılaşmayı gösterir.

8. MASW — Sismik Yüzey Dalgası Analizi

8.1 Prensip ve TBDY 2018 Zorunluluğu

MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves), Rayleigh dalgasının dispersiyon eğrisinden zemin kayma dalgası hızı ($V_S$) profili çıkartılan tahribatsız jeofizik yöntemidir.

TBDY 2018 Bölüm 16.2 kapsamında $V_{S,30}$ hesabı:

$V_{S,30} = \frac{30}{\displaystyle\sum_{i=1}^{n} \frac{h_i}{V_{Si}}}$

BYS 3 ve daha yüksek yapılarda bu hesap zorunludur (ÇŞB Tebliği RG 31398).

İller Bankası 2024 birim fiyatları:

• MASW 12 kanallı: Poz 41.200.1211 → 1.052,83 TL/adet
• MASW 24 kanallı: Poz 41.200.1212 → 1.426,54 TL/adet

9. Örselenmemiş Numune Alma — Shelby Tüpü

9.1 Prensip ve Standart

Shelby tüpü, kil ve siltli zeminlerde örselenmemiş numune almak için kullanılan ince cidarlı çelik silindirik örnekleyicidir.

Tipik boyutlar: İç çap 50–76 mm; uzunluk 450–610 mm; et kalınlığı ≤ 3 mm

Alan oranı (TS EN ISO 22475-1:2006 Madde 7.2):

$AR = \frac{D_e^2 - D_i^2}{D_i^2} \times 100\%$

$AR \leq 10\%$ zorunlu; yüksek kalite için $AR \leq 4\%$.

İller Bankası 2024: Shelby tüpü numune alımı (0–20 m): Poz 41.100.1151 → 767,18 TL/ad

Saha notu: 15 m'den derin numunelerde pistonlu örnekleyici (Osterberg, Laval) kullanımı önerilir. Tij hızı 50–100 mm/s ile tutulmalı; gömme derinliğinde rotasyon yapılmamalıdır.

10. TBDY 2018 Zemin Sınıflandırması

10.1 Yerel Zemin Sınıfları (TBDY 2018 Tablo 16.1)

Tablo 10: Yerel Zemin Sınıfları (TBDY 2018 Tablo 16.1)

ZF sınıfı; sıvılaşabilir zeminler, yüksek plastisiteli killer ($I_P > 75$), kolayca göçebilir veya organik zeminleri kapsar.

Sıvılaşma analizi zorunluluğu (TBDY 2018 Madde 16B.1): YSS ≤ 20 m ve $N_{1,60} < 30$ veya $D_{50} < 2$ mm koşullarında sıvılaşma analizi zorunludur.

11. Yeraltı Suyu İzleme — Piezometreler

Tablo 11: Yeraltı Suyu İzleme — Piezometreler

12. Laboratuvar Deneyleri (TS 1900-1:2006)

Tablo 12: Laboratuvar Deneyleri (TS 1900-1:2006)

Fiyatlar 01.01.2024 tarihli, KDV hariç.

13. Türkiye'ye Özgü Zemin Koşulları

Tablo 13: Türkiye'ye Özgü Zemin Koşulları

Don derinliği bölgesel değerleri (KGM Teknik Şartnamesi 2020):

Tablo 14: Türkiye'ye Özgü Zemin Koşulları

14. Örnek Problemler

Problem 1 — VST Drenajsız Kayma Mukavemeti

Veriler:

• Kanat çapı: $D = 60$ mm = 0,060 m; Yükseklik: $H = 120$ mm → $H = 2D$
• Ölçülen maksimum tork: $T_{max} = 32$ N· m
• Remolded tork: $T_r = 11$ N· m

İstenen: (a) $c_u$; (b) Remolded $c_{u,r}$; (c) Duyarlılık $S_t$

Çözüm:

$H/D = 2$ → Basitleştirilmiş formül (TS EN ISO 22476-9:2020 Ek A):

$c_u = \frac{6 T_{max}}{7 \pi D^3} = \frac{6 \times 32}{7 \times \pi \times (0{,}060)^3}$

$c_u = \frac{192}{7 \times \pi \times 2{,}160 \times 10^{-4}} = \frac{192}{4{,}750 \times 10^{-3}} = 40{,}4 \text{ kPa}$

$c_{u,r} = \frac{6 \times 11}{7\pi(0{,}060)^3} = \frac{66}{4{,}750 \times 10^{-3}} = 13{,}9 \text{ kPa}$

$S_t = \frac{c_u}{c_{u,r}} = \frac{40{,}4}{13{,}9} = 2{,}9$

Sonuç: $c_u = 40{,}4$ kPa (orta sert kil), $c_{u,r} = 13{,}9$ kPa, $S_t = 2{,}9$ (orta duyarlı).

Kontrol: $c_u < 50$ kPa → VST uygulanabilirlik sınırı içinde ✓. $S_t = 2{,}9$ (2–4): TBDY 2018 kapsamında taban kayma analizine dahil edilmelidir.

Problem 2 — SPT N₁,₆₀ Düzeltmesi (TBDY 2018 Ek 16B)

Veriler:

• $N = 18$ darbe/30 cm; donut tokmak, halat-makara
• Sondaj derinliği: $z = 5{,}5$ m, çap 115 mm, tij 5,5 m, liner'sız
• $\gamma = 18{,}5$ kN/m³; YSS = 8 m (suüstü zemin)

İstenen: $N_{1,60}$ (TBDY 2018 Ek 16B)

Çözüm:

Efektif gerilme: $\sigma'_v = 18{,}5 \times 5{,}5 = 101{,}75$ kPa; $P_a = 101{,}325$ kPa

$C_N = \left(\frac{101{,}325}{101{,}75}\right)^{0{,}5} = 0{,}998 \approx 1{,}00 \leq 1{,}7 \checkmark$

$C_E = 0{,}75$ (donut tokmak); $C_B = 1{,}00$ (115 mm); $C_R = 0{,}85$ (4–6 m tij); $C_S = 1{,}25$ (liner'sız)

$N_{1,60} = 18 \times 1{,}00 \times 0{,}75 \times 1{,}00 \times 0{,}85 \times 1{,}25 = 18 \times 0{,}797 = 14{,}3 \approx 14$

Sonuç: $N_{1,60} = 14$ (ham 18'den %22 düşük).

Kontrol: TBDY 2018 Tablo 16.1 → $N_{1,60} = 14 < 15$ → ZE zemin sınıfı; sıvılaşma analizi zorunlu. Otomatik tokmak ($C_E = 1{,}00$) ile hesaplanırsa $N_{1,60} = 19$ → ZD sınıfına çıkar ✓

Problem 3 — SPT ile Sıvılaşma Analizi (TBDY 2018 Ek 16B)

Veriler: $z = 8{,}0$ m; $N = 12$ (otomatik tokmak, 115 mm, 8 m tij, liner'lı)

$\gamma_{sat} = 19{,}8$ kN/m³; YSS = 2,0 m; $D_{50} = 0{,}35$ mm; $FC = 15\%$; $M_w = 7{,}5$; $a_{max} = 0{,}35g$

İstenen: (a) $N_{1,60}$; (b) $N_{1,60cs}$; (c) $CRR_{7{,}5}$; (d) CSR; (e) $FS_{liq}$

Çözüm:

Adım 1 — Efektif gerilme:

$\sigma_v = 2{,}0 \times 19{,}8 + 6{,}0 \times 19{,}8 = 158{,}4 \text{ kPa}$

$\sigma'_v = 158{,}4 - 6{,}0 \times 9{,}81 = 158{,}4 - 58{,}86 = 99{,}5 \text{ kPa}$

Adım 2 — $N_{1,60}$ ($C_E$=1,00; $C_B$=1,00; $C_R$=0,95; $C_S$=1,00):

$C_N = \left(\frac{101{,}325}{99{,}5}\right)^{0{,}5} = 1{,}009 \leq 1{,}7$

$N_{1,60} = 12 \times 1{,}009 \times 1{,}00 \times 1{,}00 \times 0{,}95 \times 1{,}00 = 11{,}5 \approx 12$

Adım 3 — İnce dane düzeltmesi (TBDY 2018 Denklem 16B.3, $FC = 15\%$):

$\Delta N = \exp\!\left(1{,}63 + \frac{9{,}7}{15{,}01} - \left(\frac{15{,}7}{15{,}01}\right)^2\right) = \exp(1{,}63 + 0{,}647 - 1{,}095) = e^{1{,}182} = 3{,}26$

$N_{1,60cs} = 12 + 3{,}26 \approx 15$

Adım 4 — $CRR_{7{,}5}$ (Robertson & Wride 1998, TBDY 2018 Ek 16B):

$CRR_{7{,}5} = \frac{1}{34 - N_{1,60cs}} + \frac{N_{1,60cs}}{135} + \frac{50}{(10 N_{1,60cs}+45)^2} - \frac{1}{200}$

$= \frac{1}{19} + \frac{15}{135} + \frac{50}{195^2} - \frac{1}{200} = 0{,}0526 + 0{,}111 + 0{,}00131 - 0{,}005 = 0{,}160$

Adım 5 — CSR ($r_d$ derinlik düzeltmesi, $z = 8$ m < 9,15 m):

$r_d = 1 - 0{,}00765 \times 8 = 0{,}939$

$CSR = 0{,}65 \times \frac{158{,}4}{99{,}5} \times 0{,}35 \times 0{,}939 = 0{,}65 \times 1{,}593 \times 0{,}35 \times 0{,}939 = 0{,}340$

Adım 6 — $FS_{liq}$:

$FS_{liq} = \frac{CRR_{7{,}5}}{CSR} = \frac{0{,}160}{0{,}340} = 0{,}47$

Sonuç: $FS_{liq} = 0{,}47 \ll 1{,}0$ → Zemin sıvılaşacaktır; zemin iyileştirme zorunludur (jet grout, dinamik kompaksiyon veya derin karıştırma).

Kontrol: TBDY 2018 Ek 16B'ye göre $FS_{liq} \geq 1{,}1$ güvenli sınır. Mevcut değer son derece yetersizdir ✓ (olumsuz)

15. Sık Yapılan Hatalar

1. N değerinin düzeltilmemesi: Ham N yerine $N_{1,60}$ kullanılmadan yapılan zemin sınıflandırması TBDY 2018'e aykırıdır.
2. VST formülü seçimi: $H/D \neq 2$ durumunda basitleştirilmiş formül kullanılması $c_u$'yu %20'ye kadar hatalı hesaplar.
3. CPT Nk kalibrasyonu: Bölgeden bölgeye değişen $N_k$ VST ile kalibre edilmeden kullanıldığında $c_u$ hatası ±%30 olabilir.
4. MASW tek başına yeterli sayılması: $V_{S,30}$ profili için zorunlu; ancak zemin sınıflaması için $N_{1,60}$ veya $c_u$ da gereklidir.
5. Shelby tüp hız kontrolü: Hızlı baskı (> 100 mm/s) kil zeminlerde eksen içi kayma oluşturarak numune bozulmasına yol açar.
6. Enerji verimliliği belgesi: TS EN ISO 22476-3:2005 kapsamında tokmak enerji verimi belgesi olmaksızın yapılan SPT sonuçları şüphelidir.

16. Kaynaklar

1. TS EN 1997-2:2007 — Geoteknik Tasarım — Bölüm 2: Zemin Araştırması ve Deneyler. TSE, Ankara.
2. TS EN ISO 22476-3:2005 — SPT Deneyi. TSE, Ankara.
3. TS EN ISO 22476-1:2023 — CPT ve CPTu Deneyleri. TSE, Ankara.
4. TS EN ISO 22476-9:2020 — Kanatlı Kesici Deneyi. TSE, Ankara.
5. TS EN ISO 22475-1:2006 — Örnekleme Yöntemleri — Bölüm 1. TSE, Ankara.
6. TS 1900-1:2006 — İnşaat Mühendisliğinde Zemin Deneyi Metotları. TSE, Ankara.
7. TS 5744:1988 — Zemin ve Dolgu Tabakalarında Plaka Yükleme Deneyi. TSE, Ankara.
8. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 16 ve Ek 16B. AFAD, Ankara.
9. 4708 Sayılı Yapı Denetim Kanunu — RG 13.07.2001/24461.
10. ÇŞB Tebliği (RG 30709:2019) — Zemin ve Temel Etüdü Raporu. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı.
11. ÇŞB Tebliği (RG 31398:2021) — Jeofizik Ölçüm Zorunluluğu Güncellemesi. ÇŞB.
12. Robertson, P.K. (1990) — Soil Classification Using the CPT. Canadian Geotechnical Journal, 27(1): 151–158.
13. Marchetti, S. (1980) — In Situ Tests by Flat Dilatometer. ASCE JGED, 106(GT3): 299–321.
14. Bjerrum, L. (1973) — Problems of Soil Mechanics. Proceedings 8th ICSMFE, Moscow, 3: 111–159.
15. Sivrikaya, O. & Toğrol, E. (2006) — Türkiye'de SPT-N ile İnce Daneli Zeminlerin Drenajsız Kayma Mukavemeti. İMO Türkiye Mühendislik Haberleri.
16. Das, B.M. (2014) — Principles of Geotechnical Engineering, 8. Baskı. Cengage Learning.
17. Coduto, D.P. (2001) — Foundation Design: Principles and Practices, 2. Baskı. Prentice Hall.

Kaynakça

1. İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
2. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
3. İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar

Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.

Kaynaklar

1. TS EN 1997-1:2012 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
2. TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:

• Zemin Taşıma Gücü Hesaplama
• Şev Stabilitesi Hesaplama
• SPT N30 Düzeltme Hesaplama

Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.